О связи между длиной контакта стружки с резцом и усадкой стружки Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

ИМЕНИ С. М. КИРОВА

Том 188

1974

О СВЯЗИ МЕЖДУ ДЛИНОЙ КОНТАКТА СТРУЖКИ С РЕЗЦОМ И УСАДКОЙ СТРУЖКИ

М. Ф. ПОЛЕТИКА

В настоящей статье мы излагаем результаты экспериментального исследования некоторых контактных характеристик при резании различных металло-в и сплавов.

Все опыты проводились в условиях прямоугольного несвободного резания при продольном точении. В качестве обрабатываемых материалов были использованы несколько сталей, медь, бериллиевая бронза, термически обработанная на различную твердость, латунь, алюминий, некоторые титановые сплавы, а также мягкие металлы: олово, свинец, кадмий.

Длина контакта с измерялась по следу износа на передней грани резца. Только при обработке мягких металлов иногда приходилось для получения четкой границы площадки контакта предварительно наносить на переднюю грань тонкий слой туши. Компоненты силы резания определялись с помощью динамометра. Для разделения сил, действующих на передней и задней гранях резца, применялась методика экстраполяции зависимостей сил на нулевую толщину среза.

Изучением зависимости длины контакта стружки с резцом от различных факторов занимался ряд исследователей [1, 2, 3 и др.]- Установлено, что длина контакта с зависит в первую очередь от толщины среза и скорости резания, что между величиной с и усадкой стружки существует определенная связь.

В дальнейшем мы везде вместо длины контакта с рассматриваем относительную длину контакта с/а. Это дает известные преимущества, так как исключает непосредственное влияние толщины среза на длину контакта.

Типичный характер зависимости величины с/а от усадки стружки приведен на рис. 1. Зависимость получается однозначной при изменении скорости резания и подачи в довольно широких пределах. Слабо влияет на отношение с/а и передний угол резца (при g=const).

На рис. 2 приведены данные по обработке бериллиевой бронзы, получившей различную термическую обработку и имеющей твердость по Бринелю в пределах от 110 до 360. Мы видим, что и механические свойства обрабатываемого материала на зависимость c/a=f(c>) практически не влияют.

Наконец, на рис. 3 мы попытались собрать результаты опытов с различными обрабатываемыми, а также с различными инструменталь-

3 ' 4

Усадка тру эк к и

Рис. 1. Зависимость между отпоснтслыюи длшюн контакта и усадкой стружки при различных передних углах

ними материалами. Здесь уже единой кривой пс получается. Однако отклонения от нее не столь уж велики.

Связь между усадкой стружки и относительной длиной контакта, иллюстрируемая рис. 1, 2, 3, является выражением условий статического равновесия в системе резец—стружка—изделие. В самом деле, обратимся к эквивалентной схеме стружкообразования с единственной плоскостью сдвига (рис. 4), па которой показаны действующие в зоне резания силы и моменты.

Обозначим через -фо относительную координату точки приложения нормальной силы к передней грани резца (центра давления стружки на резец). х

ООт I,

ов

(1)

Точку Ор приложения силы Л/р, нормальной к плоскости сдвига, назовем. по аналогии центром давления в зоне сдвига и обозначим ее относительную координату через хо:

_ ООр __ ¡Пр!

Х0__ —— —. -.

ОА а

Прочие использованные нами обозначения ясны из рассмотрения рис. 4. Приравнивая к нулю сумму моментов, взятых относительно точки 0, получим

%

Обр м-л Резец ВН8

брвг

у = 70', у =10

11

3 « 0.07 0.15 0.26 ом

£ II • А ■ ♦

= 200 о Д □ 0

=зго X +

3 4 5

Усадка струэккц

Са

Рис. 2. Влияние твердости обрабатываемого материала на зависимость

№

N4

(3)

С другой стороны, нормальные силы и могут быть выражены через равнодействующую следующим образом:

ЛГр«/?81п(ю+р1);

Подстановка этих выражений в равенстве (3) приводит к формуле

6 Заказ 4327

81

В наших исследованиях [4] было показано, что при изменении условий резания в широких пределах величина яро меняется слабо 0фо= = 0,15-^0,2). В первом приближении можно положить 1|)о=сопз1;. С еще большим основанием можно сделать аналогичное допущение для величины ко (хо=соп$1;), и тогда из уравнения (4) будет следовать, что относительная длина контакта является функцией двух величин: угла наклона плоскости сдвига и угла действия о.

%| I I I I I I I I I I | | I I I I I |

Обрабат материал ^ 45 — • — экелезо Ярмко , $ =10', ---------- Г ~

35

го

25

го

/5

10

5

Рис. 3. Зависимость с/а=[(£) в широком диапазоне изменения условий

резания

— =Л(Рь (5)

а

При постоянном переднем угле для данного обрабатываемого материала углы и о связаны между собой однозначно [3]. Значит, для этих условий относительная длина контакта должна быть функцией только одного из этих углов, например угла Рд, или, что то же самое, функцией усадки стружки.

-=/(«■ (6)

а

График на рис. 1 является иллюстрацией зависимости (6).

1 1 1 И 1 1 Обрабат материал — • — экелезо Ярмко , $ = М'. о — сталд 12ХНЗ. 5 _ сталд У12 (отоэкэк) , з* = 10 а — тедь л, резец втг, — £ _ тпедЬ Л, резец Брбг = ?5\ 4 — тпедЬ В, резец Р9 , х — бронза брб2.НВ=ш, + __ бронза брбг. нв*гм. £

К К у /

/ /

— 4 ► — оронз а ар Ь*. Н 4 " IV С / / /

> / К

г . А / / А

* гД А

• • А Л к д

Г*" • ч & ' X д д кк Гд*

>

I г з и 5 б 7 в я ю и /г 13 Ж 15 {5 п 18 г;

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. Г. Абуладзе. Характер и длина пластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента. Сб. «Обрабатываемость жаропрочных и титановых сплавов». Куйбышев, 1962.

2. А. И. Белоусов. О площади контакта стружки с резцом при свободном резании. Сб. «Новые исследования в области обработки резанием». Машгиз, М., 1957.

3. Н. Н. 3 о р е в. Нормальные силы и силы трения при косоугольном свободном резании. Сб. трудов ЦНИИТМАШ, кн. 15, 1948.

4. М. Ф. Полет ика. Контактные явления при резании металлов. Изв. ТПИ, т. 133, 1965.

б1